光学编码器的工作模式控制方法及使用其的光学编码器与流程

本发明涉及一种光学编码器的工作模式控制方法，且特别是涉及一种可根据目前环境调整工作模式的工作模式控制方法，以及使用其的光学编码器。

背景技术：

随着科技的进步，光学编码器的使用也越来越普及。最为常见的光学编码器便是光学鼠标。使用者可以通过操作光学鼠标来控制电子装置(例如台式计算机或笔记本计算机)上的光标。

光学编码器通常包括用以照射一工作平面的一发光电路以及具微型数字相机功能的图像传感器。图像传感器包括图像感测阵列，而图像感测阵列中包括了多个像素单元，以提取发光电路所照射的工作表面的图像。根据提取到的图像，光学编码器的控制电路输出控制信号给电子装置，使得电子装置实现对应的功能。

为了节省光学编码器的电量消耗，目前已经开始出现可以根据环境调整工作模式的光学编码器。然而，目前的光学编码器并无法精准地判断各种环境，以控制光学编码器节省电量消耗。

技术实现要素：

本发明提供一种光学编码器的工作模式控制方法。所述工作模式控制方法包括以下步骤。步骤A：每隔一段固定时间提取图像数据。步骤B：根据所述图像数据判断快门时间、平均光亮度以及图像质量。快门时间相关于光学编码器提取所述图像数据的频率。平均光亮度相关于光学编码器所感测到的环境光的光亮度。图像质量相关于所述图像数据的清晰度。步骤C：根据快门时间、平均光亮度以及图像质量调整光学编码器的工作模式。步骤D：当快门时间高于第一门坎值、平均光亮度高于第二门坎值，且图像质量低于 第三门坎值时，控制光学编码器进入休息模式。

优选地，工作模式控制方法还包括以下步骤。步骤E：比较所述图像数据以获得环境光的一波峰-波谷差值。步骤F：当环境光的波峰-波谷差值超过一预设范围时，控制光学编码器进入休息模式。

优选地，当光学编码器处于一非正常工作状态，快门时间高于第一门坎值、平均光亮度高于第二门坎值，且影像质量低于第三门坎值，其中非正常操作状态代表光学编码器的一图像感测阵列直接面对环境光而设置。

优选地，当光学编码器处于非正常操作状态时，图像感测阵列仅能提取模糊的图像数据，使得影像质量下降。

优选地，当光学编码器处于非正常操作状态时，环境光直接照射于图像感测阵列，使得光学编码器调高快门时间，且图像感测阵列感测到的平均光亮度上升。

本发明提供一种光学编码器。所述光学编码器包括图像感测阵列、判断电路以及控制电路。判断电路耦接于图像感测阵列。控制电路耦接于判断电路。图像感测阵列用以每隔一段固定时间提取图像数据。判断电路用以接收所述图像数据，并根据所述图像数据判断快门时间、平均光亮度以及图像质量。快门时间相关于光学编码器提取所述图像数据的频率。平均光亮度相关于光学编码器所感测到的环境光的光亮度。图像质量相关于所述图像数据的清晰度。控制电路用以根据快门时间、平均光亮度以及图像质量调整光学编码器的工作模式。当快门时间高于第一门坎值、平均光亮度高于第二门坎值，且图像质量低于第三门坎值时，控制电路控制光学编码器进入休息模式。

优选地，判断电路还比较所述图像数据以获得环境光的一波峰-波谷差值。当环境光的所述波峰-波谷差值超过一预设范围时，控制电路控制光学编码器进入休息模式。

优选地，当光学编码器处于一非正常操作状态，快门时间高于第一门坎值、平均光亮度高于第二门坎值，且图像质量低于第三门坎值，其中非正常操作状态代表光学编码器的图像感测阵列直接面对环境光而设置。

优选地，当光学编码器处于非正常操作状态时，图像感测阵列仅能提取模糊的图像数据，使得图像质量下降。

优选地，当光学编码器处于非正常操作状态时，环境光直接照射于图像 感测阵列，使得光学编码器调高快门时间，且图像感测阵列感测到的平均光亮度上升。

综上所述，本发明实施方式所提供的光学编码器的工作模式控制方法以及使用其的光学编码器，可以精确地判断光学编码器目前的操作状态。当光学编码器处于非正常操作状态，光学编码器会被切换至休息模式，以降低电力消耗。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是此等说明与附图说明书附图仅是用来说明本发明，而非对本发明的权利范围作任何的限制。

附图说明

图1是本发明实施方式所提供的光学编码器的结构示意图。

图2是本发明实施方式所提供的光学编码器于非正常操作状态时的示意图。

图3是本发明实施方式所提供的图像感测阵列所感测到的环境光的光亮度波形图。

图4是本发明实施方式所提供的光学编码器的工作模式控制方法的流程图。

图5是本发明其它实施方式所提供的光学编码器的工作模式控制方法的流程图。

具体实施方式

在下文将参看随附附图更充分地描述各种例示性实施方式，在随附附图中展示一些例示性实施方式。然而，本发明概念可能以许多不同形式来体现，且不应解释为限于本文中所阐述的例示性实施方式。确切而言，提供此等例示性实施方式使得本发明将为详尽且完整，且将向熟习此项技术者充分传达本发明概念的范畴。在诸附图中，可为了清楚而夸大示出层及区的大小及相对大小。类似数字始终指示类似组件。

应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种组件或信号等，但此等组件或信号不应受此等术语限制。此等术语乃用以区分一组件与另一组件，或者一信号与另一信号。另外，如本文中所使用，术语「或」视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一者或者多者的所有组合。

请参阅图1，图1是本发明实施方式所提供的光学编码器的结构示意图。光学编码器1包括发光电路10、图像感测阵列11、判断电路12以及控制电路13。图像感测阵列11耦接于判断电路12。判断电路12耦接于控制电路13。控制电路13又以无线方式或有线方式连接于其它电子装置(例如台式计算机或笔记本计算机)。

光学编码器1例如为光学鼠标、智能型手表或是游戏杆。使用者可以操作光学编码器1来控制与光学编码器1相耦接的电子装置，或是控制光学编码器1产生相应的结果。在本实施方式中，光学编码器1是一种光学鼠标。

发光电路10例如为发光二极管(Light Emitting Diode，LED)，包含适当的逻辑、电路或编码，用以提供光束照射光学编码器1所处工作平面。

图像感测阵列11包括多个像素。图像感测阵列11一般相对于工作平面而设置。图像感测阵列11接收工作平面反射所述光束所产生的反射光束，并在每一提取间隔时间依据接收的反射光束提取工作平面一部分的图像数据。

判断电路12包含适当的逻辑、电路或编码，用以接收图像感测阵列11输出的图像数据，并根据所述图像数据判断图像感测阵列11目前的操作状态。

具体来说，判断电路12根据所述图像数据判断图像感测阵列11的快门时间、照射于图像感测阵列11的光束的平均光亮度以及所述图像数据各自的图像质量。快门时间代表图像感测阵列11开启并开始提取所述图像数据的开启时间。换句话说，快门时间相关于工作平面反射多少光束给图像感测阵列11。工作平面的亮度越高，例如工作平面为白色平面，工作平面反射的光束越多。此时快门时间越短。相反地，工作平面的亮度越低，例如工作平面为黑色平面，大部分的光束会被工作平面所吸收。此时光学编码器1会增加快门时间。或者，光学编码器1被悬空时，图像感测阵列11仅能接收少量的反射光束，同样会造成快门时间增加。

判断电路12可以利用第一门坎值来判断目前的快门时间是高或是低。当快门时间高于第一门坎值，则判断电路12判断目前的快门时间为高，并输出逻辑高电平的第一判断信号。反之，当快门时间低于第一门坎值，则判断电路12判断目前的快门时间为低，并输出逻辑低电平的第一判断信号。

图像感测阵列11所感测到的光束可能为工作平面提供的反射光束。或者，随着光学编码器1的操作状态变化，图像感测阵列11所感测到的光束也可能是其它光源提供的环境光，其中光学编码器1的操作状态相关于使用者如何使用光学编码器1。根据所述图像数据，判断电路12可以计算目前图像感测阵列11所感测到的光束的平均光亮度。判断电路12可以利用第二门坎值来判断目前的平均光亮度是高或是低。当平均光亮度高于第二门坎值，则判断电路12判断目前的平均光亮度为高，并输出逻辑高电平的第二判断信号。反之，当平均光亮度低于第二门坎值，则判断电路12判断目前的平均光亮度为低，并输出逻辑低电平的第二判断信号。

一般来说，快门时间与照射于图像感测阵列11感测到的平均光亮度成反比。当图像感测阵列11感测到的平均光亮度越低，控制电路13会将快门时间调高。由于图像感测阵列11有更多时间收集光束，图像感测阵列11可以提取亮度更高的图像数据。

图像质量代表所述图像数据的清晰度。图像数据越清晰，则图像质量越高。判断电路12可以利用第三门坎值来判断目前的图像质量是高或是低。当图像数据的清晰度高于第三门坎值，则判断电路12判断目前的图像质量为高，并输出逻辑高电平的第三判断信号。反之，当图像数据的清晰度低于第三门坎值，则判断电路12判断目前的图像质量为低，并输出逻辑低电平的第三判断信号。

此外，判断电路12可以比较相邻的两个像素提取到的图像数据来判断图像质量。当相邻的两个像素提取到的图像数据的亮度成强烈的对比，例如一个像素提取到亮度高的图像数据，而另一个像素提取到亮度低的图像数据，代表环境光有正确地聚焦在图像感测阵列11，所述相邻的两个像素所提取的图像数据才能清楚地呈现出光亮度差异。据此，判断电路12将输出逻辑高电平的第三判断信号。

总而言之，判断电路12可以根据接收到的图像数据判断快门时间、平均光亮度以及图像质量，接着输出对应的判断信号给控制电路13。

控制电路13包含适当的逻辑、电路或编码，用以接收判断电路12输出的判断信号，并对应地控制光学编码器1的工作模式。举例来说，若第一、第二、第三判断信号皆为逻辑高电平，则控制电路13判断光学编码器1目 前正常运作中。接着，控制电路13控制光学编码器1进入活动(Active)模式，并供电给光学编码器1内的各个组件。反之，根据光学编码器1目前所处的状态变化，控制电路13也可控制光学编码器1进入休息(Rest)模式，并选择性地停止供电给光学编码器1内的部分组件。如此一来，光学编码器1可以节省电量消耗。

具体来说，请参阅图2，图2是本发明实施方式所提供的光学编码器于非正常操作状态时的结构示意图。当使用者没有要继续使用光学编码器1时，光学编码器1可以被倒置而形成图2所示的模样。此时，光学编码器1的模样类似于翻面的乌龟，故以下将以乌龟状态称呼此非正常操作状态。

当光学编码器1处于乌龟状态时，图像感测阵列11将直接面对环境光而设置。换句话说，图像感测阵列11直接受到环境光照射，而不是接收工作平面提供的反射光束。由于环境光直接照射于图像感测阵列11，光学编码器1调高图像感测阵列11的快门时间。此时，判断电路12将输出逻辑高电平的第一判断信号。

另一方面，图像感测阵列11直接接受环境光，使得图像感测阵列11感测到的平均光亮度提高，且图像感测阵列11所提取的图像数据的亮度同样提高。此时，判断电路12将输出逻辑高电平的第二判断信号。

附带一提，平均光亮度也相关于工作平面的材质。当光学编码器1被正常地使用而不是处于乌龟状态时，图像感测阵列11接收工作平面提供的反射光束。当工作平面的颜色过浅，或是工作平面容易反射光，反射光束的光亮度将因此提高，使得图像感测阵列11感测到的平均光亮度上升。

接着，由于环境光直接照射于图像感测阵列11，环境光无法聚焦于图像感测阵列11上。图像感测阵列11仅能提取模糊的图像数据，即所述图像数据的清晰度很低。此时，判断电路12将输出逻辑低电平的第三判断信号。

在接收逻辑高电平的第一、第二判断信号以及逻辑低电平的第三判断信号后，控制电路13判断光学编码器1处于图2所示的乌龟状态，并控制光学编码器1进入休息模式。简而言之，只要使用者将光学编码器1放置成乌龟状态，控制电路13将自动地控制光学编码器1进入休息模式以节省电力。

在本实施方式中，控制电路13在接收逻辑高电平的第一、第二判断信号以及逻辑低电平的第三判断信号后，控制光学编码器1进入休息模式。然 而，本发明并不以此为限。本领域的技术人员可依实际情况与需求自行设计控制电路13切换光学编码器1进入休息模式的条件。举例来说，当控制电路13接收到逻辑低电平的第一、第二、第三判断信号时，控制电路13控制光学编码器1进入休息模式。

在所述实施方式中，判断电路12根据图像感测阵列11所提取的图像数据来判断光学编码器1是否处于非正常操作状态。值得一提的是，在其它实施方式中，判断电路12还可以检测环境光的光亮度并获得环境光的光亮度波形图，并根据光亮度波形图协助判断光学编码器1是否处于非正常操作状态。

请参阅图3，图3是本发明实施方式所提供的图像感测阵列所感测到的环境光的光亮度波形图。在图3中，纵轴代表环境光的光亮度(Brightness)，横轴代表图像感测阵列11所提取的图像数据数量。举例来说，图像传感器11每秒可以提取2000张图像数据，并根据所述图像数据获得环境光的光亮度波形图。

环境光并非是保持在相同光亮度，而是会以人眼无法察觉的形式进行闪烁。因此，环境光的光亮度波形图类似于弦波的波形图。根据图像传感器11提取的图像数据，判断电路12可以判断环境光的光亮度的波峰值与波谷值，进而计算出环境光的波峰-波谷差值。

判断电路12会先依照所述步骤判断快门时间、平均光亮度以及图像质量，以产生第一、第二、第三判断信号(例如逻辑高电平的第一、第二判断信号以及逻辑低电平的第三判断信号)。接着，判断电路12计算环境光的波峰值与波谷值，并根据波峰值与波谷值获得环境光的波峰-波谷差值。若环境光的波峰-波谷差值并未超过一预设范围(例如图3所示的预设范围)时，代表环境光的光亮度还不够高，判断电路12输出逻辑低电平的第四判断信号给控制电路13。根据接收到的逻辑低电平的第四判断信号，控制电路13还不会控制光学编码器1进入休息模式。

反之，当环境光的波峰-波谷差值超过预设范围时，代表环境光的光亮度过大，判断电路12输出逻辑高电平的第四判断信号给控制电路13。控制电路13将判断光学编码器1处于非正常操作状态(如图2所示的乌龟状态)。接着，控制电路13控制光学编码器1进入休息模式，以节省电力消耗。

附带一提，在本实施方式中，计算环境光的波峰-波谷差值是由判断电路12来执行。在其它实施方式中，判断电路12也可直接将环境光的波峰值与波谷值输出至控制电路13，控制电路13再根据接收到的波峰值与波谷值获得环境光的波峰-波谷差值，以将光学编码器1切换至适当的工作模式。

请参阅图4，图4是本发明实施方式所提供的光学编码器的工作模式控制方法的流程图。图4所提供的工作模式控制方法适用于所述光学编码器。在步骤S401，光学编码器的图像感测阵列每隔一段固定时间提取图像数据，并将提取到的图像数据输出至光学编码器的判断电路。在步骤S402，判断电路根据所述图像数据判断快门时间、平均光亮度以及图像质量，并对应地产生第一、第二、第三判断信号。

在步骤S403，光学编码器的控制电路根据快门时间、平均光亮度以及图像质量调整光学编码器的工作模式。当控制电路接收到逻辑高电平的第一、第二判断信号以及逻辑低电平的第三判断信号，控制电路判断光学编码器目前处于非正常操作状态(例如图2所示的乌龟状态)，则进入步骤S404。反之，当第一、第二、第三判断信号的逻辑电平并非所述组合，则进入步骤S405。

在步骤S404，控制电路控制光学编码器进入休息模式，并选择性地停止供电给光学编码器内的部分组件。接着，回到步骤S401，以继续提取图像数据并检测光学编码器目前的操作状态。

在步骤S405，控制电路控制光学编码器进入活动模式，并正常地供电给光学编码器内的组件。接着，回到步骤S401，以继续提取图像数据并检测光学编码器目前的操作状态。

需注意的是，在本实施方式中，控制电路仅在接收到逻辑高电平的第一、第二判断信号以及逻辑低电平的第三判断信号时，将光学编码器切换至休息模式。然而，本发明并不限定于此。本领域的技术人员可自行设计第一、第二、第三判断信号的组合，以判断其它种非正常操作状态。

请参阅图5，图5是本发明其它实施方式所提供的光学编码器的工作模式控制方法的流程图。图5所提供的工作模式控制方法同样适用于所述光学编码器。在步骤S501，图像感测阵列每隔一段固定时间提取图像数据，并将提取到的图像数据输出至判断电路。在步骤S502，判断电路根据所述图像数据判断快门时间、平均光亮度以及图像质量，并对应地输出第一、第二、第 三判断信号。

在步骤S503，控制电路根据快门时间、平均光亮度以及图像质量调整光学编码器的工作模式。当控制电路接收到逻辑高电平的第一、第二判断信号以及逻辑低电平的第三判断信号，控制电路判断光学编码器目前可能处于非正常操作状态(例如图2所示的乌龟状态)，则进入步骤S504，以进一步确认光学编码器目前的操作状态。反之，当第一、第二、第三判断信号的逻辑电平并非所述组合，则进入步骤S507。

在步骤S504，判断电路比较所述图像数据，以获得环境光的光亮度的波峰值与波谷值，进而计算出环境光的波峰-波谷差值。在步骤S505，控制电路接收环境光的波峰-波谷差值，并判断环境光的波峰-波谷差值是否超过预设范围(例如图3所示的预设范围)。当环境光的波峰-波谷差值超过一预设范围时，进入步骤S506。当环境光的波峰-波谷差值并未超过预设范围时，进入步骤S507。

在步骤S506，控制电路控制光学编码器进入休息模式，并选择性地停止供电给光学编码器内的部分组件。接着，回到步骤S501，以继续提取图像数据并检测光学编码器目前的操作状态。

在步骤S507，控制电路控制光学编码器进入活动模式，并正常地供电给光学编码器内的组件。接着，回到步骤S501，以继续提取图像数据并检测光学编码器目前的操作状态。

综上所述，本发明实施方式所提供的光学编码器的工作模式控制方法以及使用其的光学编码器，可以精确地判断光学编码器目前的操作状态。当光学编码器处于非正常操作状态，光学编码器会被切换至休息模式，以降低电力消耗。

以上所述，仅为本发明优选的具体实施方式，而本发明的特征并不局限于此，本领域的技术人员在本发明的领域内，可轻易思及的变化或修饰，皆可涵盖在本权利要求书中。